電能質(zhì)量擾動分析中小波變換的應(yīng)用研究.pdf

1、電網(wǎng)中各種穩(wěn)態(tài)或非穩(wěn)態(tài)擾動信號的存在，是造成電網(wǎng)電能質(zhì)量下降的根本原因，因此它們應(yīng)該是電能質(zhì)量監(jiān)測的主要對象。長期以來，F(xiàn)ourier變換和窗口Fourier變換在信號分析方面占主導(dǎo)地位，然而由于其固有缺陷，它們不能有效地應(yīng)用于電能質(zhì)量的非穩(wěn)態(tài)擾動信號的處理。小波變換的出現(xiàn)為研究電網(wǎng)電能質(zhì)量擾動信號提供了一種新的方法。與Fourier變換和窗口Fourier變換相比，小波變換的突出特點一是沒有固定的核函數(shù)，二是可提供一個可變的時-頻窗。

2、前者一方面導(dǎo)致小波變換的結(jié)果強烈地依賴于所用小波函數(shù)的性質(zhì)，另一方面也為不斷改善小波變換的結(jié)果提供了可能。而后者則使得小波變換在非穩(wěn)態(tài)信號的分析方面具有了傳統(tǒng)分析方法無法比擬的優(yōu)越性，使其成為電網(wǎng)電能質(zhì)量擾動信號分析等相關(guān)領(lǐng)域中有力的分析工具。 在利用小波變換對不同問題進行分析時，最佳小波函數(shù)的選擇始終是決定和改善小波變換應(yīng)用效果的重要因素。從小波函數(shù)及不同類型小波變換的特性出發(fā)，本文通過利用實數(shù)連續(xù)小波、實數(shù)離散正交小波、復(fù)數(shù)

3、連續(xù)小波和復(fù)數(shù)離散正交對稱小波等變換對相同的電能質(zhì)量擾動信號的檢測和定位進行了比較詳細的研究，對分析結(jié)果進行了全面的對比，對影響檢測和定位精度的一些因素進行了深入的探討。展示了不同形式小波函數(shù)在相同類型電能質(zhì)量擾動信號的檢測和定位中在精度、靈敏度方面存在的差異，同時給出了對不同擾動信號進行小波分析時最佳小波函數(shù)的選取原則，為今后處理類似問題時小波函數(shù)的選取提供了有益的嘗試。 在小波理論發(fā)展的過程中，離散正交小波變換與完全重構(gòu)濾波

4、器組之間關(guān)系的揭示為小波變換的直觀解釋和小波函數(shù)的構(gòu)造都開辟了一條新的途徑。盡管濾波器組理論與小波理論的發(fā)展歷史差不多，但相比小波這一新興的分析工具而言，濾波器理論卻是一個傳統(tǒng)而又較為成熟的學(xué)科。因此，有關(guān)濾波器研究的大量成果為濾波器組理論的發(fā)展和完善奠定了堅實的基礎(chǔ)，同時也為基于濾波器組理論新型小波的研究提供了可能。本文在濾波器組理論的基礎(chǔ)上，著重討論了由完全重構(gòu)濾波器組來構(gòu)造離散正交小波的條件。進而從理論上研究了復(fù)數(shù)完全重構(gòu)濾波器組

5、中尺度濾波器正則階及零點分布的不同對相應(yīng)濾波器和小波函數(shù)形式的影響，提出了由實數(shù)Daubichies小波推出復(fù)數(shù)離散正交Daubichies小波的系統(tǒng)構(gòu)造方法。同時，對相應(yīng)電能質(zhì)量擾動信號進行了檢測和定位。結(jié)果顯示了復(fù)數(shù)小波特別是復(fù)數(shù)小波變換系數(shù)相位信息與實數(shù)小波相比所具有的優(yōu)良特性。除此之外，本文還提出了利用復(fù)數(shù)小波變換實現(xiàn)信號頻率偏差跟蹤的方法，探討了復(fù)數(shù)小波相頻特性對其性能的影響以及復(fù)數(shù)小波變換的簡單信息和復(fù)合信息在改善復(fù)數(shù)小波變

6、換效果方面的應(yīng)用。 電能質(zhì)量擾動信號及時、準確的分類是電能質(zhì)量改善的重要環(huán)節(jié)。從不同擾動信號在其小波分解的不同尺度上具有不同的能量分布，以及不同擾動信號在相應(yīng)復(fù)數(shù)小波變換下的小波系數(shù)具有不同反映的特點出發(fā)，本文分別提出了基于實數(shù)離散正交小波變換多尺度能量曲線以及基于復(fù)數(shù)小波變換系數(shù)相位信息和幅值信息相結(jié)合的擾動信號分類的新方法，并通過相應(yīng)的算例仿真研究驗證了所提方法的有效性。 在探討如何利用小波變換對影響電能質(zhì)量非穩(wěn)態(tài)擾

7、動信號進行分析的同時，本文還分別從頻域和時域觀點出發(fā)，對低通濾波器和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在影響電能質(zhì)量的非正弦信號相關(guān)分量檢測中的應(yīng)用展開了研究，構(gòu)造了相應(yīng)的檢測電路或系統(tǒng)，分析了電路的特性和性能，證實了所提出方法的有效性和可行性。在此基礎(chǔ)上，又對造成電能質(zhì)量下降的穩(wěn)態(tài)擾動信號中最常見的諧波和間諧波擾動信號分別利用實數(shù)離散小波變換和復(fù)數(shù)連續(xù)小波變換進行了檢測，并從結(jié)果和影響檢測精度的原因等方面對這兩種不同形式的小波變換進行了詳盡的研究。提出了利